DE1513254C3 - Verfahren zur Regelung des Stromes eines Verbrauchers - Google Patents

Description

3o

35

₀ (
führen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärts- und Rückwärtsschaltimpulse über Ausgangsimpulse A₁ bis A^ der Verknüpfung

A₁= A

ι (Λι)(Λι)

«.,= (m/\Qv(m/\u₂)
V₁ = (m/\:_t) ν(HAv₁)
V₂ = (JnA_st,) ν(Tn Av₂)

zu Vorwärtsschaltimpulsen (u_a = (M₁ Λ Ί)
u_b = (μ, /\ L₂) bzw. Rückwärtsschaltimpulsen

_{1 a}

A₂ = (A₁Au_b) ν

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zu Zünd- (Z₁ bis Z₄) bzw. Löschbefehlen der zu den einzelnen Widerstandsstufen parallelgeschalteten steuerbaren Halbleiterventile nach Verknüpfung

Z₁= m ν A₁

Z CAA)A

führen.

₃ (A₂) ν A_{3 A} = (mAA₃)vA_i Z₅ = (m AA)

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60

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung des Stromes eines Verbrauchers mit einem in mehreren Stufen aufgebauten Widerstand und einem zu jeder Stufe parallelgeschalteten steuerbaren Halbleiterelement, bei dem die Veränderung des Stromes in den einzelnen nacheinander gepulsten Widerstandsstufen durch eine Zweipunktregelung er-AIs gepulste Widerstände sollen Widerstände verstanden werden, deren Widerstandswert durch wiederholtes Zünden und Löschen parallelgeschalteter Stromrichterventile quasi stetig verändert werden kann. Eine derartige Widerstandsanordnung ist bereits beschrieben worden (M. G.Tschilikin, »Elektromotorische Antriebe«,-Verlag Technik Berlin, 1957, S. 115, Bild 3.39, Fig. b, in Verbindung mit S. 114, Absätze 3 und 4).

Es ist ferner nicht mehr neu, die Stromregelung eines Verbrauchers nach einer Zweipunktregelung durchzuführen (deutsche Patentschrift 674 203).

Es ist ebenfalls bereits eine Anordnung beschrieben worden, bei der eine Veränderung des Verbraucherstromes dadurch erreicht wird, daß nacheinander Widerstandsstufen in den Stromkreis eingeschaltet werden (französische Patentschrift 465 984).

Letztlich sind bereits Anordnungen bekanntgeworden, bei denen mehrere Widerstandsstufen zur Regelung des Stromes in Reihe geschaltet sind, wobei zu jeder Stufe ein steuerbares Halbleiterventil angeordnet ist (französische Patentschrift 1 365 502).

Für die vorstehend beschriebenen Anordnungen fehlt jedoch bisher ein geeignetes Steuerverfahren, das sich der modernen Mittel der Technik, insbesondere der elektronischen Bauelemente bedient.

In Reihe geschaltete Widerstände mit zu jeder Stufe parallelen Halbleiterventilen können nach zwei Verfahren betrieben werden, einmal dadurch, daß alle Stufen gleichzeitig gezündet und gelöscht wenden und in dieser Weise im Pulsbetrieb arbeiten, und zum anderen dadurch, daß die einzelnen Stufen nacheinander zu- bzw. abgeschaltet werden und jeweils nur eine Stufe im Pulsbetrieb arbeitet. Das gleichzeitige Pulsen aller Widerstände hat den Vorteil, daß die Zünd- und Löschbefehle für die steuerbaren Halbleiterventile relativ einfach erzeugt werden können, aber den schwerwiegenden Nachteil, daß die durch das Zünden und ,Löschen hervorgerufenen Spannungsschwankungen sehr groß sind. Letzteres wird wesentlich gemildert, wenn nur jeweils eine Widerstandsstufe im Pulsbetrieb arbeitet ujid der Schaltzustand der weiteren Stufen unverändert bleibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den" Strom eines Verbrauchers unter Einsatz moderner elektronischer Schaltelemente mit möglichst geringer Rückwirkung auf die Spannungsstabilität des Stromkreises zu regem. Eine Lösung dieser Aufgabe wird bei einem eingangs. beschriebenen Verfahren darin gesehen, daß ein Taktgenerator Folgen von Impulsen liefert und die Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen mit der Dauer des Schaltzustandes einer Kippstufe des Stromreglers verglichen wird und eine Umschaltung des Pulsbetriebes auf die benachbarte Widerstandsstufe erfolgt, wenn die Dauer des Schaltzustandes der Kippstufe zeitlich größer ist als die Zeitspanne zwischen zwei Impulsen des Taktgenerators. . . ...

An Hand einer Zeichnung sei ein schematisches Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Die F i g. 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Betrieb einer Gleichstrommaschine. Die in der F i g. 3 dargestellte Anordnung zeigt den Einsatz eines mehrstufigen Pulswiderstandes im Läuferkreis einer Asynchronmaschine. Die Fig. 4 zeigt den Aufbau der Steuerung für eine fünfstufige Widerstandspulssteuerung. Es verdeutlichen die F i g. 5 und ο die logischen Verknüpfungen der bei dem er-

findungsgemäßen Steuerverfahren zum Einsatz gebrachten elektronischen Schaltelemente.

In der F i g. 1 ist der motorische Betrieb und in der F i g. 2 der generatorische Betrieb einer Gleichstrommaschine angenommen. Die Widerstände 1, 2, 3, 4 sind jeweils durch löschbare Ventile 11, 12, 13, 14 überbrückt und mit der Gleichstrommaschine 5 in Reihe geschaltet. Der Laststrom / wird von einer Strommeßeinrichtung 20 gemessen. Der Istwert i_isl wird mit dem Sollwert/_so;; verglichen und die Differenz einer Kippstufe 21 zugeführt. Je nach Schaltzustand der Kippstufe 21 wird durch Steuereinrichtung 22 das im Pulsbetrieb befindliche löschbare Ventil gezündet oder gelöscht." Die Steuereinrichtung 22 schaltet den Pulsbetrieb auf die folgende Stufe um, wenn der Schaltzustand der Kippstufe 21 für eine bestimmte Zeitspanne gleichgeblieben ist.

In F i g. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei sich der mehrstufige Pulswiderstand im Läuferkreis einer Asynchronmaschine befindet. Der Läuferstrom der Asynchronmaschine 7 wird durch einen Gleichrichter 8 gleichgerichtet und durch eine Drossel 9 geglättet. Mit Hilfe des mehrstufigen Widerstandes 1, 2, 3, 4 wird der Strom / geregelt.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Ausbau der Steuereinrichtung 22 für eine fünfstufige Widerstandspulssteuerung (Fig. 1 bis 3). Die Kippstufe _21 liefert zwei antivalente Signale, die mit m und m bezeichnet werden sollen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Taktgenerator 23 vorgesehen, der eine Impulsfolge liefert, wobei die Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen mit der Dauer des Schaltzustandes der Kippstufe 21 verglichen wird. Insbesondere wird ein Taktgenerator verwendet, der eine Folge zweier sich abwechselnder Impulse t_t und t, liefert. Die Impulsfolgen sind in F i g. 5 dargestellt. Der Speicher 31 vergleicht die Zeitspanne zwischen t_t und t₂ mit der Dauer des Impulses m, der Speicher 32 die Zeitspanne von t_% nach t₁ mit der Dauer des Impulses m. Die Speicher 33 und 34 bilden entsprechende Vergleiche mit der Dauer des Impulses m. Die logischen Funktionen für die Speicher 31, 32, 33, 34 mit den Ausgängen W₁, U₂, V₁, v, lauten:

W₁ = (#»Λίι)ν(/»Λ«ι)
u, = (m/\t.-)v{m/\u.^

Mit Hilfe der UND-Glieder 41 und 42 werden die Vorwärtsumschaltimpulse u_a und u_b gebildet, mit Hilfe der UND/NICHT-Glieder 43 und 44 die Rückwärtsschaltimpulse v_a und v_b. Die Speicher 51,52,53, 54 bilden die Impulse A₁, A₂, A₃, A±. Die Bildung dieser Impulse ist in F i g. 6~ dargestellt. Der Vorwärtsschaltimpuls u_a schaltet die Speicher 51 und 53 (Ausgangsimpuls A₁, A₃) und der Vorwärtsschaltimpuls w₆ die Speicher 52 und 54 (Ausgangsimpuls A₂, A^ zu. Der Rückwärtsschaltimpuls v_a bewirkt das Abschalten der ersten und dritten Stufe und der Rückwärtsschaltimpuls v_b das der zweiten und vierten Stufe. Die Speicher 51 bis 54 sind dabei nach den logischen Funktionen

A₁= UaV(A₁AYa)V

A₀ = (A₁Au₀)V(A₂AVb)V A₃= (A₂Au_a)v (A₃AVa)V A, = (Α_Λ A u_b) ν (A, A v₆)

aufgebaut. Mit Hilfe der logischen Elemente 61 bis 65 werden Zünd- und Löschbefehle gebildet. ,Die Zündbefehle werden durch Verstärker 71 bis 75, die Löschbefehle durch Verstärker 71a bis 75 a verstärkt, und die Ausgänge Z₁ bis Z₅ bzw. L₁ bis L₅ werden den steuerbaren Ventilen der Widerstandspulssteuerung zugeführt. Die Elemente 61 bis 65 bilden dabei die folgenden logischen Funktionen:

m / νA_x A

Z₁ =
Z

(₁)₂
Z₃ = (m AAo)vA_s Z^ (mAA₃)vA^ Z(AA)

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regelung des Stromes eines Verbrauchers mit einem in mehreren Stufen aufgebauten Widerstand und einem zu jeder Stufe parallelgeschalteten steuerbaren Halbleiterelement, bei dem die Veränderung des Stromes in den einzelnen nacheinander gepulsten Widerstandsstufen durch eine Zweipunktregelung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Taktgenerator (23) Folgen von Impulsen liefert, die Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen mit der Dauer des Schaltzustandes einer Kippstufe (21) des Stromreglers verglichen wird und eine Umschaltung des Pulsbetriebes auf die benachbarte Widerstandsstufe erfolgt, wenn die Dauer des Schaltzustandes der Kippstufe größer ist als die Zeitspanne zwischen zwei Impulsen des Taktgenerators.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Folgen J₁ und f, des Taktgenerators (23) und Signale m und Jn der Kippstufe (21) des Stromreglers über wie folgt verknüpfte logische Funktionen